詳解串口轉換CAN模塊“透明帶標識轉換”

　　UART轉CAN的應用已廣泛應用于各行各業(yè)，因此對于數據幀轉換的形式要求也逐漸增多，目前主流的轉換形式包括透明轉換、透明帶標識轉換以及自定義轉換。具體是如何實(shí)現?本文將為大家介紹其中的透明帶標識轉換。

　　1 . 適用場(chǎng)景

　　串口轉CAN模塊在什么時(shí)候需要用到呢?一是老產(chǎn)品面臨升級，需要用到CAN總線(xiàn)通信，但硬件平臺中的MCU沒(méi)有集成CAN總線(xiàn)的控制器。二是選用的MCU已經(jīng)包含CAN總線(xiàn)接口，但數量上不能滿(mǎn)足項目需求。若出現類(lèi)似以上兩種情況且MCU有閑置串口，則可以選用串口轉CAN模塊解決。

　　圖1 應用行業(yè)

　　2 . 使用方法

　　該類(lèi)模塊可以很方便地嵌入到具有UART接口的設備中，在不需改變原有硬件結構的前提下使設備獲得CAN-bus通訊接口，實(shí)現具有UART設備和CAN-bus網(wǎng)絡(luò )之間的數據通訊。工業(yè)級的轉換模塊內部還包括實(shí)現帶隔離的CAN和UART轉換所必須的模擬和數字器件、光電耦合器、DC/DC變換器、CAN-bus接口等。

　　圖2 產(chǎn)品架構

　　3 . 格式說(shuō)明

　　CSM100系列模塊提供3種協(xié)議轉換方式：透明轉換、透明帶標識轉換、自定義協(xié)議轉換。上篇文章已介紹過(guò)透明轉換模式的轉換方法，本文將以CSM100系列的模塊簡(jiǎn)述模塊的透明帶標識轉換格式。

　　該轉換模式串行幀中的“幀ID”自動(dòng)轉換成CAN報文中的幀ID。只要在配置中告訴模塊該“幀ID”的地址編號在串行幀的起始位置和長(cháng)度，模塊在轉換時(shí)提取出這個(gè)“幀ID”填充在CAN報文的幀ID域里，作為該串行幀轉發(fā)時(shí)的CAN報文的幀ID。在CAN報文轉換成串行幀的時(shí)候也把CAN報文幀ID轉換在串行幀的相應位置。

　　圖3 轉換方式

　　對比“透明轉換”模式和“透明帶標識”模式不難發(fā)現它們之間的區別：CAN ID信息來(lái)自串口流數據中還是來(lái)自模塊本身的配置信息中。由于“透明轉換”模式下的CAN ID來(lái)自模塊配置信息，配置信息由上位機軟件提供，因此對于使用此模式的節點(diǎn)來(lái)說(shuō)發(fā)送的幀ID是固定的。而“透明帶標識”模式下不同，它可以一個(gè)節點(diǎn)發(fā)送多個(gè)幀ID 的CAN幀。

　　4 . 轉換形式

　　串行幀的最大緩沖區長(cháng)度為255個(gè)字節，且處于該模式時(shí)串行接收設置有超時(shí)時(shí)間，即在一定時(shí)間內收不到串口數據則默認打包為一幀發(fā)送。因此，在透明帶標識轉換模式下，必須保證模塊取得完整的串行數據幀，否則會(huì )造成分包錯誤。

　　圖4 分包方式

　　透明帶標識轉換模式下，串行幀轉為CAN報文時(shí)的形式如圖5。需要注意的是，串行幀中所帶有的CAN報文“幀ID”在串行幀中的起始地址和長(cháng)度可由配置設定。起始地址的范圍是0～7，長(cháng)度范圍分別是1～2(標準幀)或1～4(擴展幀)。如果在配置中指定幀類(lèi)型為標準幀，幀ID信息起始地址為3長(cháng)度為1，則幀ID的有效位只有8位。地址3中的CAN ID1作為標準幀ID的高8位，其余位全部補0。

　　圖5 串行幀到CAN幀

　　透明帶標識轉換模式下， CAN報文轉為串行幀時(shí)的形式如圖6。若同樣配置CAN幀信息為標準幀，幀ID信息為起始3長(cháng)度1，則轉換時(shí)將丟失ID0的數據。此時(shí)CAN幀 中的數據能正常被接收，但必然缺失幀ID信息(ID0本身不全為0時(shí))。為了正常轉換標準幀的幀ID信息，下圖的轉換情景必須將幀ID信息中的幀長(cháng)度設置為2。

　　圖6 CAN幀到串行幀

　　4 . 轉換示例

　　假設CAN報文“幀ID”在串行幀中的起始地址是2，長(cháng)度是3(擴展幀情況下)，串行幀發(fā)送的數據分別為0x00，0x01，0x02，0x03，0x04，0x05，0x06，0x07，0x08，0x09，0x0a，0x0b，0x0c，0x0d，0x0e，0x0f，則轉換結果如圖7。

　　圖7 示例1

　　若配置起始地址是2，長(cháng)度是3(擴展幀情況下)，CAN報文的幀ID為0x00123456，數據為0x55，0x55，0x55，0x55，0x55，0x55則轉換結果如圖8。

　　圖8 示例2

　　4 .總結

　　以上為串口轉CAN“透明帶標識”模式下的的轉換方式，該模式特點(diǎn)是可以靈活設定一個(gè)節點(diǎn)發(fā)送的CAN幀ID信息。筆者將介紹透明轉換、透明帶標識轉換、自定義協(xié)議轉換以及moudbus轉換的內容，歡迎關(guān)注往期及后期文章。